常见的工程塑料轴承材料有哪些？

1.PTFE轴承

PTFE是一种摩擦因数极小、耐蚀性优异、使用温度范围很宽的自润滑材料是制作自润滑轴承的理想材料。氟塑料摩擦因数小，是现有材料中摩擦因数最小的，它对钢的干静摩擦因数仅为0.04，干动摩擦因数为0.12～0.20。特别应该指出的是，氟塑料和钢之间在大载荷、低速下干滑动不会产生颤动、爬行、振动现象，这是目前已知材料中绝无仅有的。其原因就是氟塑料本身的分子结构是特殊的大聚合螺旋性直链结构，分子链之间容易产生螺旋滑动，因而具有自润滑性，它的表面总是像有一层油蜡似的滑溜特性。这种特性使之成为无油轴承的理想材料，已经被广泛地应用于机床、汽车、拖拉机、吊车、纺织机中的无油轴套、铰链、关节套、转向套、导轨、齿轮轴套、滑轮吊钩套等低速干摩擦的轴承之中。

PTFE轴承通常由三部分复合而成：最下面为钢基体，中间层为铜粉烧结结构，表层为PTFE。它综合了金属材料和塑料的优点，其极限PV值达1.75MPa·m／s。其中，钢板提供了较强的力学性能，中间层烧结在钢板上，是塑料与钢板的结合媒介，表层轧制PTFE，以提高尺寸稳定性，增强轴承的散热能力，而且赋予优良的摩擦磨损性能。该轴承无污染，无噪声，强度高，而且维修方便。这种金属塑料轴承又称为弹塑瓦、塑料复合瓦，在大、中型水力发电机机组上有广泛的应用。在水轮发电机的上导、下导、水轮导轴承和推力轴承中已经全部采用了这种金属塑料轴承。

氟塑料在有油脂存在的情况下，使滑动轴承的摩擦因数大大降低。根据润滑的状态，摩擦因数一般为0.000012～0.0087。这一特性大大降低了设备的起动功率和拖动电动机的起动电流。因而也减少了传动机械的冲击磨损和功率损耗尤其对大型设备更为突出。例如，大型水轮发电机转子的质量常在几百吨到几千吨，用了弹塑瓦之后不用顶起就可直接起动、停止。现在用了弹塑瓦的电站均取消了油顶系统，既简化了操作程序，又避免了事故的发生。某电站原巴氏轴瓦转子盘车时，需15人坚持10min后才能将670t的转子转动，而换上了弹塑瓦之后，仅用2人就能推动转子，完成盘车任务。

PTFE轴承可用于热电厂、陶瓷厂大型球磨设备的导轴承和托轮轴承。这种轴承往往由于粉尘污染而导致巴氏合金瓦或铜瓦产生烧瓦事故。弹塑瓦由于质地软，具有镶藏性，当粉尘进入后，塑料瓦面能镶藏硬质点，从而减轻对轴的磨损，也延缓了事故的发生。

水泥厂的托轮轴承由于环境温度高、粉尘大和润滑不良，往往导致烧瓦而造成很大损失。弹塑瓦具有自润滑性和包容粉尘的能力，能延长运行周期，创造了良好的经济效益。

水轮机导叶轴套是水轮机控制传动系统的摩擦部件。国内外水轮机导叶轴套一般采用优质锡青铜作为结构材料，没有润滑装置，要定期注入润滑油。随着水轮机容量日益增大，维护水平不断提高，锡青铜轴套机械制造加工困难，还常因润滑油泄入河中造成污染。虽然已有将导叶轴套改用桦木结构，制造工艺不仅复杂，而且易吸水膨胀，挤磨性能差。选用尼龙1010做轴套，发现尼龙1010和钢套有脱壳现象，尺寸稳定性也差。填充15％碳纤维的PTFE材料具有自润滑性摩擦因数小、不吸水、尺寸稳定、耐磨的特点，能较好地满足用作水轮机导叶轴套的要求。表5-8列出了几种填充PTFE材料的性能。根据试验测试结果计算表明，轴套在工作压力不大于19.6MPa时，可以在6～7年内不必拆卸维修。该材料已在5.15×104kW混流式水轮机上用作导叶轴套。

表5-8 几种填充PTFE材料的性能

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2.PA轴承

PA的耐磨性好，摩擦因数小，而且易于模塑和车削。以玻璃纤维、芳纶纤维、PTFE和MoS2等为填料的复合尼龙轴承的工作温度为300℃。芳纶纤维对提高PA66的耐磨性起到重要的作用，是目前耐磨材料领域性能最佳的材料之一。

在PA轴承材料中添加PTFE可提高其滑动性。如果在PA体系中同时添加能与其部分相容的LLDPE／AS（5％）和PTFE（10％），二者的协同效应会使改性效果更好。不仅可提高材料的性能，而且还能降低成本。

3.POM轴承

在POM中填充PTFE制备的POM轴承，在速度为12m／min时，可使PV极限值从7.2MPa·m／min提高到13MPa·m／min。当速度为120m／min时，PV极限值会从4.6MPa·m／min提高到8MPa·m／min。

4.PI轴承

PI具有突出的耐磨性、耐高温性、尺寸稳定性和成型性，良好的固有挠曲性和高强度。它在所有工程塑料中拉伸强度最高，这一点对于在真空中和高温或低温下工作的轴承是十分必要的。值得提出的是，PI在惰性介质中，在高载荷和高转速下的磨损率非常小。聚酰亚胺常用的填料为石墨、PTFE和铜丝等。在速度为15m／min时，其典型PV极限值为10MPa·m／min；在速度为60m／min时，其PV极限值为20MPa·m／min。从PI在真空中挥发物少和摩擦因数小来看，其有望作为在空间使用设备的耐磨材料。